第一章-半导体器件-半导体场效应管..ppt

1、1.3 半导体场效应管（Field Effect Transister ,FET),一、结型场效应管 二、绝缘栅场效用管三、FET的分类 四、电路模型,一、结型场效应管1、结构,N沟道结型场效应管结构图,N型沟道,栅极,源极,漏极,对应三极管发射极,对应基极,对应集电极,2、电压对电流的控制作用,N型沟道,利用PN结的反偏电压有效控制导电沟道的宽度，从而有效控制电流,沟道最宽,1）当UDS=0时，栅-源电压对导电沟道宽度的控制作用,沟道变窄,沟道消失称为夹断,UGS(off)为夹断电压,为负值,2）漏-源电压对漏极电流的影响(uGS UGS(off),且不变）,uGDUGS(off),uDSi

2、D线性 ,uGD=UGS(off),预夹断,uGDUGS(off),uDSiD几乎不变，进入恒流区， iD几乎仅仅决定于uGS。,场效应管工作在恒流区的条件是什么？,a,夹断点a点电压uGA =UGS(off)不变，VDD的增大，几乎全部加在夹断区,3、转移特性,夹断电压,漏极饱和电流,4、输出特性,PN结反偏，栅极电流近似为零,g-s电压控制d-s的等效电阻,预夹断轨迹，uGDUGS（off）,可变电阻区,恒 流 区,iD几乎仅决定于uGS,夹断区（截止区）,夹断电压,IDSS,二、绝缘栅场效应管1、N 沟道增强型 MOS 场效应管结构和符号,B,g,s,d,B接电路最低电位或与S极相连(保

3、证源衬PN结反偏)。,2、电压对电流的控制作用 1）当UDS=0时，栅-源电压对导电沟道宽度的控制作用,VGS,反型层,大到一定值沟道才形成，该值叫开启电压UGS(th),栅-源电压越大，导电能力越强,2）uDS 对iD的影响（设uGS uGS(th)且不变）,UGD UGS(th),iD随uDS的增大而增大，可变电阻区,UGD = UGS(th),预夹断,UGD UGS(th),iD几乎仅仅受控于uGS，恒流区,3、增强型N沟道MOS管特性曲线,开启电压,4、N 沟道耗尽型 MOS 场效应管,+,正离子,uGS=0时就存在导电沟道,耗尽型MOS管在 uGS0、 uGS 0、 uGS 0时均可

4、导通，且与结型场效应管不同，由于SiO2绝缘层的存在，在uGS0时仍保持g-s间电阻非常大的特点。,夹断电压,三. 场效应管的分类,s,g,d,s,g,d,结型场效应管JFET:,s,G,b,d,s,G,b,d,b,s,g,d,s,G,b,d,NEMOS,NDMOS,PDMOS,PEMOS,MOS场效应管MOSFET:,NJFET,PJFET,场效应管与晶体管的比较,四、电路模型 1、大信号模型,恒流区,可变电阻区,截止区,恒流区:uGSUGS(th),恒流区: uDSuGS - UGS(th),UGS(th),iD(mA),uGS (V),增强型,跨导，根据iD的表达式或转移特性可求得gm

5、，一般为几-几十毫西门子,2、小信号模型,电路如图1.4.14所示，其中管子T的输出特性曲线如图1.4.15所示。试分析ui为0V、8V和10V三种情况下uo分别为多少伏？,图1.4.14,图1.4.15,分析：N沟道增强型MOS管，开启电压UGS(th) 4V,解,(1) ui为0V ，即uGSui0，管子处于夹断状态,所以u0 VDD 15V,(2) uGSui8V时，从输出特性曲线可知，管子工作 在恒流区， iD 1mA， u0 uDS VDD - iD RD 10V,(3) uGSui10V时，,若工作在恒流区， iD 2.2mA。因而u0 15- 2.2*5 4V,但是， uGS 10V时的预夹断电压为,uDS= uGS UT=(1